JP7427972B2 - Semiconductor storage device, controller, and method - Google Patents
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Description
本開示は、半導体記憶装置、コントローラ、及び方法に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor memory device, a controller, and a method.
例えば、ニューラルネットワークの計算においては、多次元の構造を有するデータに対して、各次元方向における隣接データへの高速で効率的なアクセスが求められる。多次元構造のデータを1次元に並べ替えてワード線上に配列することで、少なくとも所定の次元方向におけるデータアクセスを効率化することができる(例えば特許文献1参照)。 For example, in neural network calculations, for data having a multidimensional structure, fast and efficient access to adjacent data in each dimension direction is required. By rearranging multidimensionally structured data into one dimension and arranging it on word lines, data access in at least a predetermined dimensional direction can be made more efficient (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1が開示する構成では、1回のアドレス指定により読み出し可能なデータのワード構成は予め決定されており、全ての次元方向データへの効率的なアクセスを実現させることは困難である。
However, in the configuration disclosed in
そこで、本開示では、任意の次元方向に隣接する複数のデータに対し、効率的なアクセスが可能となる半導体記憶装置、コントローラ、及び方法を提案する。 Therefore, the present disclosure proposes a semiconductor storage device, a controller, and a method that enable efficient access to a plurality of pieces of data that are adjacent to each other in any dimensional direction.
本開示にかかる半導体記憶装置は、多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、前記コントローラは、読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える。 A semiconductor memory device according to the present disclosure includes a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line, and a plurality of data adjacent in any dimension direction from the memory cell array in one address. a controller capable of reading by designation; the controller includes an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point for a read operation; and a controller that performs a predetermined operation on the generated address to determine the read target. It includes an arithmetic circuit that generates addresses on the word line of data adjacent in the dimension direction, and a signal generation circuit that generates a signal including a value used for the arithmetic operation.
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below based on the drawings. In addition, in each of the following embodiments, the same portions are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
[実施形態1]
以下、図面を用いて実施形態1について説明する。
[Embodiment 1]
(半導体記憶装置の構成例)
図1は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の構成を示す図である。実施形態1の半導体記憶装置1は、例えばMRAM(Magnetresistive Random Access Memory)、SRAM(Static RAM)、DRAM(Dynamic RAM)等である。
(Example of configuration of semiconductor memory device)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
図1に示すように、半導体記憶装置1は複数のバンク100を備える。各々のバンク100は、複数の半導体記憶素子が例えば2次元のアレイ状に配列されたメモリセルアレイ101を備える。
As shown in FIG. 1, the
ここで、複数のバンク100は、互いに並列動作が可能な並列動作要素である。つまり、1つのバンク100が備えるメモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子が動作中に、他のバンク100が備えるメモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子を動作させることができる。
Here, the plurality of
メモリセルアレイ101内の個々の半導体記憶素子は、半導体記憶装置1がMRAMである場合、磁気トンネル接合を有し、磁化の状態の変化によってデータを記憶する。また、半導体記憶装置1がSRAMである場合、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、複数のトランジスタを組み合わせたフリップフロップ回路から構成され、電荷の保持によってデータを記憶する。また、半導体記憶装置1がDRAMである場合、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、キャパシタに電荷を保持することによってデータを記憶する。
When the
以下においては、メモリセルアレイ101内の個々の半導体記憶素子は、1ビットのデータを記憶可能なSLC(Single Level Cell)であるものとして説明をする。しかし、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、2ビット以上の多ビットのデータを記憶可能なMLC(Multi Level Cell)であってもよい。
In the following description, each semiconductor storage element in the
図2は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1のバンク100の構成を示す図である。図2に示すように、1つのバンク100は、上述のメモリセルアレイ101及びメモリコントローラ110を備える。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
メモリセルアレイ101は、例えば紙面の垂直方向に互いに並行して延びる複数のビット線BLを備える。また、メモリセルアレイ101は、例えば紙面の水平方向に互いに並行して延びる複数のワード線WLを備える。個々の半導体記憶素子MCは、いずれかのビット線BLといずれかのワード線WLとに接続される。つまり、ビット線BL及びワード線WLの各交差部に、半導体記憶素子MCがアレイ状に配置される。
The
メモリコントローラ110は、制御部111、カラムデコーダ(CA Dec)121、ロウデコーダ(RA Dec)122、センスアンプ/ライトアンプ(SA/WA)123、及び加算器(MUX)131~134を備える。
The
制御部111は、メモリコントローラ110内の上記各構成の動作を制御することにより、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子MCを含め、1つのバンク100全体を制御する。制御部111は、アドレス生成回路111a及び信号生成回路111bを備える。
The
アドレス生成回路111aは、メモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子MCに対するデータの書き込み及び読み出しに際し、動作対象の半導体記憶素子MCのうち、動作の起点となる半導体記憶素子MCのカラムアドレスCA及びロウアドレスRAを生成する。カラムアドレスCAは、所定の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLを指定するアドレスであり、カラムデコーダ121に転送される。ロウアドレスRAは、所定の半導体記憶素子MCに接続されるワード線WLを指定するアドレスであり、ロウデコーダ122に転送される。
When writing and reading data to and from a predetermined semiconductor memory element MC in the
信号生成回路111bは、動作対象の半導体記憶素子MCのうち、起点となる半導体記憶素子MCを除く、残りの半導体記憶素子MCを特定するための信号aiを生成する。生成された信号aiは、上記のカラムアドレスCAに付加されて、カラムデコーダ121に転送される。
The signal generation circuit 111b generates a signal ai for specifying the remaining semiconductor memory elements MC, excluding the semiconductor memory element MC serving as the starting point, among the semiconductor memory elements MC to be operated. The generated signal ai is added to the column address CA and transferred to the
カラムデコーダ121は、制御部111から取得したカラムアドレスCAに基づき、対応するビット線BLを特定する。そして、特定したビット線BLのアドレス情報addrと共に、信号aiを加算器131~134へと転送する。
The
ロウデコーダ122は、制御部111から取得したロウアドレスRAに基づき、対応するワード線WLを選択し、例えば所定の電圧を印加する等して、選択したワード線WLを駆動させる。
The
センスアンプ/ライトアンプ123は、例えば所定の電圧を印加する等して、所定のビット線BLを駆動させる。これにより、駆動ビット線BLと上述の駆動ワード線WLとの両方に接続する半導体記憶素子MCが駆動する。そして、書き込み時には、その半導体記憶素子MCにデータが書き込まれる。また、読み出し時には、センスアンプ/ライトアンプ123に、その半導体記憶素子MCのデータが読み出される。
The sense amplifier/write
演算回路としての加算器131~134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づき、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。個々の加算器131~134は、例えば複数のマルチプレクサが組み合わされた構成を有し、与えられた所定の値を元の数値に加算する。ここで、元の数値とは、例えばアドレス情報addrに含まれるビット線BLを示す番号のことであり、加算されるべき所定の値は、例えば信号aiに含まれる。
最初の加算器131には、アドレス情報addrが転送され、信号aiは転送されない。したがって、加算器131は、アドレス情報addrに含まれるアドレスを、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスとして使用する。
Address information addr is transferred to the
2番目の加算器132には、アドレス情報addrとともに、信号aiが1回与えられる。したがって、加算器132は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を1回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。
The signal ai is applied once to the
3番目の加算器133には、アドレス情報addrとともに、信号aiが2回与えられる。したがって、加算器133は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を2回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。
The
4番目の加算器134には、アドレス情報addrとともに、信号aiが3回与えられる。したがって、加算器134は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を3回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。
The signal ai is applied to the
また、加算器131~134は、演算により生成したビット線BLのアドレスに対応する半導体記憶素子MCについての動作を完遂させる。つまり、書き込み時には、駆動ワード線WL上の全ての半導体記憶素子MCのうち、演算により生成したアドレスに対応するビット線BLに接続される半導体記憶素子MCへのデータの書き込みがなされる。また、読み出し時には、駆動ワード線WL上の全ての半導体記憶素子MCのデータがセンスアンプ/ライトアンプ123に読み出され、それらのうち、演算により生成したアドレスに対応するビット線BLに接続される半導体記憶素子MCからのデータが、各々の加算器131~134により取得される。加算器131~134は、取得したデータを制御部111へと転送する。
Further, the
ところで、ビット線番号への所定値の加算は、半導体記憶装置が1度に処理が可能なビット数分、繰り返される。また、データ読み出し時には、1度に処理が可能なビット数分、データの読み出し先が必要である。このため、1度に処理が可能なビット数と同数の加算器が必要となる。図2の例では、実施形態1の半導体記憶装置1は4つの加算器131~134を備えている。すなわち、実施形態1の半導体記憶装置1は、4ビットのワード構成を有し、1度に4ビットのデータ処理が可能である。
Incidentally, the addition of a predetermined value to the bit line number is repeated as many times as the number of bits that the semiconductor memory device can process at one time. Furthermore, when reading data, data read destinations are required for the number of bits that can be processed at one time. Therefore, the same number of adders as the number of bits that can be processed at one time are required. In the example of FIG. 2, the
なお、メモリコントローラ110は、上記構成以外にも、例えば加算器131~134に読み出された個々のデータの並べ替えを行うデータ配列変換回路(不図示)等を備えていてもよい。
In addition to the above-described configuration, the
(半導体記憶装置のデータ構造の例)
次に、図3及び図4を用いて、実施形態1の半導体記憶装置1の記憶対象となるデータが元々有している構造と、実際に半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータ構造との対応関係について説明する。
(Example of data structure of semiconductor storage device)
Next, using FIGS. 3 and 4, the structure that data to be stored in the
以下に説明するように、半導体記憶装置1の記憶対象のデータは、例えば多次元の構造を有する。これに対して、半導体記憶装置1に記憶された状態では、これらのデータは例えば1つのワード線上に一次元に配列された構造を取る。
As explained below, data to be stored in the
図3は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の記憶対象となるデータが有する構造の一例を示す図である。なお、図3を含め、以降の図においては、1つのマスが1ビットのデータを表すものとする。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a structure of data to be stored in the
図3に示すように、記憶対象となる元のデータは、例えばX軸およびY軸に沿って、マトリクス状に個々のデータが並ぶ2次元の構造を有している。このように、多次元構造を有するデータに対しては、任意の次元方向に隣接する複数のデータに、1回の読み出し動作、つまり、1回のアドレス指定で、適宜、一括してアクセスできることが望ましい。 As shown in FIG. 3, the original data to be stored has a two-dimensional structure in which individual pieces of data are arranged in a matrix along, for example, the X-axis and the Y-axis. In this way, for data with a multidimensional structure, it is possible to appropriately access multiple pieces of data adjacent in any dimension direction in one read operation, that is, with one address specification. desirable.
すなわち、例えば図3の2次元構造を有するデータであれば、上述のように、実施形態1の半導体記憶装置1が4ビットのワード構成を有する場合において、X軸方向に並ぶ4ビットのデータ(例えば、図3の実線で囲まれたデータ)、及びY軸方向に並ぶ4ビットのデータ(例えば、図3の破線で囲まれたデータ)を任意に指定して、適宜、読み出し可能であることが望まれる。そこで、このような読み出し動作を可能とするための前提条件として、半導体記憶装置1においては、1つのワード線上に配列されるデータが例えば図4に示すような構造を取る。
That is, for example, if the data has the two-dimensional structure shown in FIG. For example, data surrounded by a solid line in Figure 3) and 4-bit data aligned in the Y-axis direction (for example, data surrounded by a broken line in Figure 3) can be arbitrarily specified and read out as appropriate. is desired. Therefore, as a prerequisite for enabling such a read operation, in the
図4は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。図4の上段は、記憶対象データの元の配列を示しており、図4の下段は、半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータの配列を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the correspondence of the arrangement order of data to be stored in the
図4の下段に示すように、半導体記憶装置1のメモリセルアレイ101内において、上記の2次元構造のデータは、ワード線に割り当てられた領域Aから領域Dまでの領域に振り分けられて各対応位置に配置される半導体記憶素子に記憶される。
As shown in the lower part of FIG. 4, in the
なお、図4の下段に示すX及びYの番号は、元のデータのX軸上およびY軸上における配列位置を表している。また、図4の上段に示すデータ構造は、上述の図3に示すものと同様であるが、メモリセルアレイ101内におけるデータ配列との対応関係を示すため、個々のデータに、ワード線上の領域A~Dに対応する符号A~Dを割り付けた。 Note that the X and Y numbers shown in the lower part of FIG. 4 represent the arrangement positions of the original data on the X axis and the Y axis. The data structure shown in the upper part of FIG. 4 is similar to that shown in FIG. Codes A to D corresponding to ~D were assigned.
図4の例によれば、例えばX軸方向に隣接する4ビットのデータ、及びY軸方向に隣接する4ビットのデータはいずれも、それぞれ領域A~Dに均等に振り分けられる。そして、各領域において、同一位置に配置されるデータには同一のアドレスが付与される。換言すれば、各領域内の同一位置のデータにおいては、それらのデータのワード線上のアドレスが互いに等しい。各領域における同一位置のデータとは、各領域においてワード線上に配置される順番が等しいデータということである。ワード線上のアドレスとは、例えばワード線と交差するビット線の番号によって表される。 According to the example of FIG. 4, for example, 4-bit data adjacent in the X-axis direction and 4-bit data adjacent in the Y-axis direction are equally distributed to areas A to D, respectively. In each area, the same address is given to data arranged at the same position. In other words, data at the same position in each area have the same address on the word line. Data at the same position in each region means data arranged in the same order on word lines in each region. The address on the word line is represented by, for example, the number of the bit line that intersects with the word line.
例えば、領域Aにおいてワード線と交差するビット線のうち、3番目のビット線に対応するデータ、つまり、ワード線上に3番目に配置されるデータと、領域Bにおいてワード線と交差するビット線のうち、3番目のビット線に対応するデータ、つまり、ワード線上に3番目に配置されるデータとは、各々の領域A,Bにおいて同一位置に配置されるデータ同士であり、ワード線上のアドレスが互いに同一である。 For example, data corresponding to the third bit line among the bit lines intersecting the word line in area A, that is, data corresponding to the third bit line arranged on the word line, and data corresponding to the third bit line intersecting the word line in area B. Among them, the data corresponding to the third bit line, that is, the data placed third on the word line, is the data placed at the same position in each area A and B, and the address on the word line is are identical to each other.
ワード線上に各データを上記のように配列することで、領域A~Dのそれぞれの領域から所定のデータを1つずつ抽出すれば、任意の次元方向に隣接する4ビットのデータを取得することができる。 By arranging each piece of data on the word line as described above, by extracting predetermined data one by one from each of areas A to D, 4-bit data adjacent to each other in any dimension direction can be obtained. Can be done.
ここで、任意の次元方向に隣接する4ビットのデータは、ワード線上において所定の周期で配列される。より具体的には、これらのデータは、領域A~Dにおけるワード線上のアドレス、つまり、ビット線番号が所定周期でずれていく。任意の次元方向に隣接するデータを得るには、領域A~Dのそれぞれの領域からデータを抽出する際、1ビット目のデータに対応するビット線番号を起点として、各領域において、その番号から所定周期ずつずらしたビット線番号に対応するデータを抽出すればよい。 Here, 4 bits of data adjacent in any dimension are arranged on the word line at a predetermined period. More specifically, in these data, the addresses on the word lines in areas A to D, that is, the bit line numbers, shift at a predetermined period. To obtain adjacent data in any dimensional direction, when extracting data from each of areas A to D, start from the bit line number corresponding to the 1st bit data, and from that number in each area. It is sufficient to extract data corresponding to bit line numbers shifted by a predetermined period.
実施形態1の半導体記憶装置1では、上述の加算器131~134は、領域A~Dのそれぞれに対応しており、自身に対応する領域内から読み出されたデータを取得する。
In the
このとき、各々の加算器131~134に与えられるアドレス情報addrが、各領域においてデータを取得する際の起点となるワード線上のアドレス、つまり、ビット線番号を示している。そして、最初の加算器131を除く他の加算器132~134には信号aiが与えられる。信号aiには、データ取得の起点となるビット線番号に加算されるべき数値、つまり、起点となるビット線番号からのずれの周期が含まれる。
At this time, the address information addr given to each of the
例えばデータ取得の起点となるビット線番号が、各領域においてワード線と交差するビット線のうち3番目を示すものであった場合、加算器131は、領域Aから読み出されたデータのうち、領域Aの3番目のビット線に対応するデータを取得する。
For example, if the bit line number that is the starting point for data acquisition indicates the third bit line that intersects with the word line in each area, the
また、加算器132は、領域Bから読み出されたデータのうち、領域Bの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。また、加算器133は、領域Cから読み出されたデータのうち、領域Cの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を2回、加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。また、加算器134は、領域Dから読み出されたデータのうち、領域Dの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を3回、加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。
Further, the
(半導体記憶装置の読み出し動作の例)
次に、図5及び図6を用いて、半導体記憶装置1における読み出し動作について具体例を挙げて説明する。なお、以下の説明においては、所定のデータをX及びYの番号で示すことがある。これらの番号は、そのデータの元の2次元構造におけるX軸上およびY軸上の配列位置を示している。これらの番号が、ワード線上におけるアドレスを表すものではないことに注意されたい。
(Example of read operation of semiconductor memory device)
Next, a specific example of the read operation in the
図5は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。図5においては、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。その場合、図5に示す加算器131~134の動作に先駆けて以下の動作が行われる。
FIG. 5 is a diagram showing a read operation of a plurality of data adjacent in the X-axis direction in the
制御部111のアドレス生成回路111aは、読み出し動作対象の半導体記憶素子に接続されるワード線を示すロウアドレスを生成し、ロウデコーダ122に転送する。ロウデコーダ122は、ロウアドレスが示すワード線を選択して駆動させる。
The
また、アドレス生成回路111aは、読み出し動作の起点となるビット線を示すカラムアドレスを生成する。
Further, the
制御部111の信号生成回路111bは、読み出し対象の複数データが隣接する次元方向に基づき、読み出し動作の起点となるビット線番号に加算されるべき数値を含む信号aiを生成する。図5において、読み出し対象の複数データはX軸方向に隣接するデータである。X軸方向に隣接するデータにおいては、各領域におけるワード線上のアドレスにずれは生じない。つまり、起点となるビット線番号からのずれの周期はゼロであり、信号aiに含まれる加算値はゼロとなる。
The signal generation circuit 111b of the
制御部111は、生成したカラムアドレス及び信号aiをカラムデコーダ121に転送する。
The
一方、センスアンプ/ライトアンプ123は所定のビット線を駆動させる。ここで駆動させるビット線は、実質的にはメモリセルアレイ101内の全ビット線であってよい。これにより、センスアンプ/ライトアンプ123は、ロウデコーダ122により選択された駆動ワード線上の全データを読み出す。
On the other hand, the sense amplifier/
カラムデコーダ121は、制御部111から取得したカラムアドレスに基づき、各領域においてワード線と交差するビット線のうち、1番目のビット線を指定するビット線番号を含むアドレス情報addrを生成する。カラムデコーダ121は、生成したアドレス情報addrに信号aiを付加して加算器131~134へと転送する。
Based on the column address obtained from the
これ以降、図5に示す加算器131~134の動作が実行される。
After this, the operations of
図5に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。
As shown in FIG. 5, the
加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが加算されるため、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Bの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。
加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが2回、加算されるため、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Cの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。
加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが3回、加算されるため、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Dの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。
The
以上により、(X,Y)=(0,0),(0,0),(0,0),(0,0)に対応する4ビットのデータが加算器131~134により取得される。図5の右上に示す元のデータ配列によれば、これらのデータは、X軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。加算器131~134は、これらのデータを制御部111に転送する。
As described above, 4-bit data corresponding to (X, Y)=(0,0), (0,0), (0,0), (0,0) is obtained by the adders 131-134. According to the original data array shown in the upper right corner of FIG. 5, it can be seen that these data are 4-bit data adjacent to each other in the X-axis direction.
図6は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a read operation of a plurality of pieces of data adjacent in the Y-axis direction in the
図6においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。その場合、図6に示す加算器131~134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。
Also in FIG. 6, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. In that case, operations similar to those described above are performed prior to the operations of
ただし、図6において、読み出し対象データはY軸方向に隣接するデータである。Y軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが4つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として4を含む信号aiを生成する。 However, in FIG. 6, the data to be read is data adjacent to each other in the Y-axis direction. Adjacent data in the Y-axis direction has a cycle in which addresses on word lines in each region are shifted by four. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai that includes 4 as the addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.
図6に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。
As shown in FIG. 6, the
加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、5番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Bの5番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,1)を取得する。
The
加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、9番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Cの9番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,2)を取得する。
The
加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、13番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)~(3,3)のうち、領域Dの13番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,3)を取得する。
The
以上により、(X,Y)=(0,0),(0,1),(0,2),(0,3)に対応する4ビットのデータが加算器131~134により取得される。図6の右上に示す元のデータ配列によれば、これらのデータは、Y軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。加算器131~134は、これらのデータを制御部111に転送する。
As described above, 4-bit data corresponding to (X, Y)=(0,0), (0,1), (0,2), (0,3) is obtained by the adders 131-134. According to the original data array shown in the upper right corner of FIG. 6, it can be seen that these data are 4-bit data adjacent in the Y-axis direction.
なお、データの割り付け方法によっては、加算器131~134によるデータの読み出し順が、元のデータ配列とは異なることとなる場合がある。そのような場合には、上述の図示しないデータ配列変換回路等により、元のデータ配列順となるように読み出しデータの順番を入れ替えてもよい。
Note that depending on the data allocation method, the order in which the
(半導体記憶装置の読み出し処理の例)
次に、図7を用いて、半導体記憶装置1における読み出し処理の例について説明する。図7は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1における読み出し処理の手順の一例を示すフロー図である。
(Example of read processing of semiconductor storage device)
Next, an example of read processing in the
図7に示すように、制御部111のアドレス生成回路111aは、読み出し動作の起点となるデータのカラムアドレス及びロウアドレスを生成する(ステップS101)。
As shown in FIG. 7, the
また、制御部111の信号生成回路111bは、読み出したい隣接データの次元方向に基づいて、信号aiを生成する(ステップS102)。例えば、元データが上述の図4に示す2次元構造を持つ場合であって、次元方向がX軸方向である場合には、加算値にゼロを含む信号aiを生成する。次元方向がY軸方向である場合には、加算値に4を含む信号aiを生成する。
Further, the signal generation circuit 111b of the
制御部111は、生成したカラムアドレス及び信号aiをカラムデコーダ121に転送する。また、制御部111は、生成したロウアドレスをロウデコーダ122に転送する(ステップS103)。
The
ロウデコーダ122は、取得したロウアドレスに基づいて、それと対応するワード線を選択して駆動させる(ステップS104)。
Based on the acquired row address, the
センスアンプ/ライトアンプ123は、ロウデコーダ122が選択したワード線と交差するビット線(実施的に、メモリセルアレイ101内の全ビット線)を駆動させ、選択ワード線上のデータを全て読み出す(ステップS105)。
The sense amplifier/
カラムデコーダ121は、取得したカラムアドレスに基づき、選択ワード線上のアドレスであるビット線番号を含むアドレス情報addrを生成する。カラムデコーダ121は、信号aiと共に、生成したアドレス情報addrを加算器131~134に転送する(ステップS106)。
The
1番目の加算器131は、取得したアドレス情報addrに基づき、領域Aの所定のビット線番号に対応するデータを、1ビット目のデータとして取得する(ステップS107)。
The
(n+1)番目の加算器は、取得したアドレス情報addrに含まれるビット線番号に、信号aiに含まれる加算値をn回、加算して、自身が取得すべき(n+1)番目のデータのワード線上のアドレスであるビット線番号を生成する(ステップS108)。 The (n+1)th adder adds the addition value included in the signal ai to the bit line number included in the acquired address information addr n times to obtain the (n+1)th data word that it should acquire. A bit line number, which is an address on the line, is generated (step S108).
(n+1)番目の加算器は、自身に対応する領域から、得られたビット線番号に対応するデータを、(n+1)ビット目のデータとして取得する(ステップS109)。 The (n+1)th adder acquires data corresponding to the obtained bit line number from the area corresponding to itself as (n+1)th bit data (step S109).
(n+1)ビット目のデータが、取得すべき最後のデータでない場合には(ステップS110:No)、nの数が1つインクリメントされて(ステップS111)、ステップS108~S109の処理が繰り返される。 If the (n+1)th bit data is not the last data to be acquired (step S110: No), the number n is incremented by one (step S111), and the processes of steps S108 to S109 are repeated.
(n+1)ビット目のデータが、取得すべき最後のデータである場合には(ステップS110:Yes)、制御部111は処理を終了させる。
If the (n+1)th bit data is the last data to be acquired (step S110: Yes), the
以上により、半導体記憶装置1における読み出し処理が終了する。
With the above steps, the read processing in the
(比較例)
次に、図8を用いて、比較例の半導体記憶装置について説明する。図8は、比較例にかかる半導体記憶装置におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。
(Comparative example)
Next, a semiconductor memory device as a comparative example will be described using FIG. 8. FIG. 8 is a diagram illustrating a read operation of a plurality of data adjacent in the Y-axis direction in a semiconductor memory device according to a comparative example.
比較例の半導体記憶装置では、例えばX軸方向に隣接する4ビットのデータが同一アドレスを有している。これにより、比較例の半導体記憶装置では、1回のアドレス指定で、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(例えば、(X,Y)=(0,0)等)を読み出し可能である。なお、1回のアドレス指定で複数データを読み出す動作をバースト動作などともいう。 In the semiconductor memory device of the comparative example, for example, 4 bits of data adjacent in the X-axis direction have the same address. As a result, in the semiconductor memory device of the comparative example, 4-bit data adjacent in the X-axis direction (for example, (X, Y)=(0, 0), etc.) can be read by one address designation. Note that the operation of reading multiple pieces of data with one address specification is also referred to as a burst operation.
しかしながら、このことは、比較例の半導体記憶装置では、読み出し可能な隣接データのワード構成が所定の次元方向に固定されていることを意味する。このため、比較例の半導体記憶装置から、例えばY軸方向に隣接する破線枠内の4ビットのデータ(X,Y)=(0,0),(0,1),(0,2),(0,3)を読み出そうとすると、図8に示すような以下の処理が必要となってしまう。 However, this means that in the semiconductor memory device of the comparative example, the word configuration of readable adjacent data is fixed in a predetermined dimensional direction. Therefore, from the semiconductor memory device of the comparative example, for example, 4-bit data (X, Y) within the broken line frame adjacent in the Y-axis direction = (0, 0), (0, 1), (0, 2), If an attempt is made to read (0,3), the following processing as shown in FIG. 8 will be required.
すなわち、1ビット目のデータ(X,Y)=(0,0)を読み出すために、1回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,0)を読み出す。 That is, in order to read the 1st bit data (X, Y) = (0, 0), the first addressing is performed and the 4 bits adjacent in the X axis direction (X, Y) = (0 , 0).
2ビット目のデータ(X,Y)=(0,1)を読み出すために、2回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,1)を読み出す。 In order to read the 2nd bit data (X, Y) = (0, 1), perform the second address specification and read the 4 bits of data (X, Y) = (0, 1) adjacent in the X-axis direction. ) is read out.
3ビット目のデータ(X,Y)=(0,2)を読み出すために、3回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,2)を読み出す。 In order to read the 3rd bit data (X, Y) = (0, 2), address specification is performed for the third time, and 4 bits of data (X, Y) = (0, 2) adjacent in the X-axis direction are read. ) is read out.
4ビット目のデータ(X,Y)=(0,3)を読み出すために、4回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,3)を読み出す。 In order to read the 4th bit data (X, Y) = (0, 3), address specification is performed for the 4th time, and 4 bits of data (X, Y) = (0, 3) adjacent in the X-axis direction are read. ) is read out.
以上により、Y軸方向に隣接する4ビットのデータが得られるが、それには4回のアドレス指定、つまり、例えば4クロック分の処理を要してしまう。また、必要な4ビットのデータ以外に、12ビットの余分なデータまでもが読み出されてしまう。 As described above, 4-bit data adjacent to each other in the Y-axis direction can be obtained, but this requires four address designations, that is, processing for, for example, four clocks. Furthermore, in addition to the necessary 4 bits of data, even 12 bits of extra data are read out.
このように、比較例の半導体記憶装置では、読み出したい次元方向によっては、時間的および電力的に非効率となってしまう場合がある。 As described above, the semiconductor memory device of the comparative example may be inefficient in terms of time and power depending on the dimensional direction in which reading is desired.
実施形態1の半導体記憶装置1によれば、加算器131~134が、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのワード線上のアドレスを生成する。制御部111の信号生成回路111bは、上記アドレスの生成に必要な値を含む信号aiを生成する。これにより、任意の次元方向に隣接する複数のデータが、1回のアドレス指定、つまり、例えば1クロックの処理で読み出し可能となる。また、読み出し対象データ以外のデータが読み出される等、無駄なアクセスの発生を抑制することができる。
According to the
実施形態1の半導体記憶装置1によれば、上記構成を備えることにより、例えばニューラルネットワークに関わる演算において、入力データの保存用メモリ、及び係数保存用メモリ等に好適に適用され得る。
According to the
[実施形態2]
以下、図面を用いて実施形態2について説明する。実施形態2では、3次元構造を有するデータの処理について説明する。
[Embodiment 2]
(半導体記憶装置のデータ構造の例)
図9は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。図9の上段は、記憶対象データの元の配列を示しており、図9の中段は、記憶対象データをラスタ状に配列したものを示しており、図9の下段は、半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータの配列を示している。
(Example of data structure of semiconductor storage device)
FIG. 9 is a diagram illustrating the correspondence of the arrangement order of data to be stored in the
図9の上段に示すように、実施形態2においては、半導体記憶装置1の記憶対象となる元のデータは、例えば3次元構造を有している。図9の上段の図においては、3次元データを表すキューブを構成する個々のブロックが、1ビットずつのデータを表している。図中に示す数値は、X軸上、Y軸上、及びZ軸上における各データの配列位置を示す。キューブを構成する個々のブロックに付された符号A~Dは、これらのデータが、半導体記憶装置1のワード線上の領域A~Dのうち、いずれの領域に振り分けられるかを例示している。
As shown in the upper part of FIG. 9, in the second embodiment, the original data to be stored in the
半導体記憶装置1では、このような3次元構造のデータについても、任意の次元方向(X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向)に隣接する複数データに、1回のアドレス指定で一括してアクセスすることができる。そのような読み出し動作の前提として、半導体記憶装置1に記憶された状態で、これらのデータは例えば図9の下段に示すような構造を取ることができる。
In the
図9の中段には、元のデータ配列と、半導体記憶装置1内でのデータ配列との対応関係が把握しやすいよう、元のデータをラスタ状に配列したものを示す。つまり、図9の中段は、データX=0からデータX=3まで並べるごとにY軸方向へ1つずつずれていき、データY=0からデータY=3まで到達したらZ軸方向へ1つずれる、という手順によって、各データを並べたものである。
The middle part of FIG. 9 shows the original data arranged in a raster pattern so that the correspondence between the original data arrangement and the data arrangement in the
図9の下段に示すように、X軸方向に隣接する4ビットのデータ、Y軸方向に隣接する4ビットのデータ、及びZ軸方向に隣接する4ビットのデータはいずれも、それぞれ領域A~Dに均等に振り分けられる。そして、各領域内において同一位置に配置されるデータには、例えば同一のアドレスが付与される。 As shown in the lower part of FIG. 9, 4-bit data adjacent in the X-axis direction, 4-bit data adjacent in the Y-axis direction, and 4-bit data adjacent in the Z-axis direction are all located in areas A to A. It will be distributed evenly to D. For example, the same address is assigned to data arranged at the same position in each area.
(半導体記憶装置の読み出し動作の例)
次に、図10~図12を用いて、半導体記憶装置1における読み出し動作について説明する。なお、以下の説明においては、所定のデータをX、Y、及びZの番号で示すことがある。これらの番号は、そのデータの元の3次元構造におけるX軸上、Y軸上、及びZ軸上の配列位置を示している。
(Example of read operation of semiconductor memory device)
Next, a read operation in the
図10は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。図10においては、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。
FIG. 10 is a diagram showing a read operation of a plurality of data adjacent in the X-axis direction in the
図10に示す加算器131~134の動作に先駆けて、制御部111により、カラムアドレス、ロウアドレス、及び信号aiが生成され、カラムデコーダ121及びロウデコーダ122に転送され、センスアンプ/ライトアンプ123による所定のワード線上の全データが取得される。
Prior to the operation of the
なお、図10において、読み出し対象データはX軸方向に隣接するデータである。X軸方向に隣接するデータは、ワード線上のアドレスが各領域において変化しない。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値としてゼロを含む信号aiを生成する。 Note that in FIG. 10, the data to be read is data adjacent to each other in the X-axis direction. For data adjacent in the X-axis direction, addresses on word lines do not change in each region. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai that includes zero as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.
図10に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。
As shown in FIG. 10, the
加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Bの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(1,0,0)を取得する。
The
加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Cの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(2,0,0)を取得する。
The
加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Dの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(3,0,0)を取得する。
The
以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(1,0,0),(2,0,0),(3,0,0)に対応する4ビットのデータが加算器131~134により取得される。加算器131~134は、これらのデータを制御部111に転送する。
With the above, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0, 0, 0), (1, 0, 0), (2, 0, 0), (3, 0, 0) is It is obtained by adders 131-134.
図10の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。キューブを構成する個々のブロックには、図9における符号A~Dに替えて、上記のように取得されたデータの位置が把握しやすいよう、X軸上、Y軸上、及びZ軸上における各データの配列位置を示す番号を付した。図10の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、X軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 In the upper right corner of FIG. 10, a cube representing the original data array is shown. In place of the symbols A to D in FIG. 9, the individual blocks constituting the cube are marked on the X-axis, Y-axis, and Z-axis to make it easier to understand the position of the data acquired as described above. A number indicating the sequence position of each data was attached. According to the upper right diagram of FIG. 10, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the X-axis direction.
図11は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a read operation of a plurality of data adjacent in the Y-axis direction in the
図11においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。図11に示す加算器131~134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。
Also in FIG. 11, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. Prior to the operations of
なお、図11において、読み出し対象データはY軸方向に隣接するデータである。Y軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが1つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として1を含む信号aiを生成する。 Note that in FIG. 11, the data to be read is data adjacent to each other in the Y-axis direction. Data adjacent to each other in the Y-axis direction have a period in which addresses on word lines in each region are shifted by one. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai that includes 1 as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.
図11に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。
As shown in FIG. 11, the
加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、2番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Bの2番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,1,0)を取得する。
The
加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、3番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Cの3番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,2,0)を取得する。
The
加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、4番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Dの4番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,3,0)を取得する。
The
以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(0,1,0),(0,2,0),(0,3,0)に対応する4ビットのデータが加算器131~134により取得される。加算器131~134は、これらのデータを制御部111に転送する。
With the above, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 2, 0), (0, 3, 0) is It is obtained by adders 131-134.
図11の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。図11の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、Y軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 In the upper right corner of FIG. 11, a cube representing the original data array is shown. According to the upper right diagram of FIG. 11, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the Y-axis direction.
図12は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるZ軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a read operation of a plurality of data adjacent in the Z-axis direction in the
図12においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。図12に示す加算器131~134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。
Also in FIG. 12, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. Prior to the operations of
なお、図12において、読み出し対象データはZ軸方向に隣接するデータである。Z軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが4つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として4を含む信号aiを生成する。 Note that in FIG. 12, the data to be read is data adjacent in the Z-axis direction. Adjacent data in the Z-axis direction has a period in which the addresses on the word line in each region are shifted by four. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai that includes 4 as the addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.
図12に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。
As shown in FIG. 12, the
加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、5番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Bの5番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,1)を取得する。
The
加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、9番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Cの9番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,2)を取得する。
The
加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、13番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)~(3,3,3)のうち、領域Dの13番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,3)を取得する。
The
以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(0,0,1),(0,0,2),(0,0,3)に対応する4ビットのデータが加算器131~134により取得される。加算器131~134は、これらのデータを制御部111に転送する。
With the above, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0, 0, 0), (0, 0, 1), (0, 0, 2), (0, 0, 3) is It is obtained by adders 131-134.
図12の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。図12の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、Z軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 In the upper right corner of FIG. 12, a cube representing the original data array is shown. According to the upper right diagram of FIG. 12, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the Z-axis direction.
実施形態2によれば、半導体記憶装置1は、3次元構造を有するデータについても、任意の次元方向に隣接するデータを1回のアドレス指定で一括して読み出すことができる。
According to the second embodiment, even for data having a three-dimensional structure, the
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。 Note that the effects described in this specification are merely examples and are not limiting, and other effects may also exist.
[その他の実施形態]
上述の実施形態1~2において、2次元構造および3次元構造を有するデータをワード線上に1次元に配列する手法について説明した。しかしながら、これらのデータのワード線上への配列手法は上記に説明したものに限られない。3次元構造のデータの配列手法に関する一例として、図9とは異なる手法を図13に示す。
[Other embodiments]
In the first and second embodiments described above, a method of arranging data having a two-dimensional structure and a three-dimensional structure one-dimensionally on a word line has been described. However, the method of arranging these data on the word line is not limited to the method described above. As an example of a method for arranging data with a three-dimensional structure, a method different from that shown in FIG. 9 is shown in FIG.
図13は、本開示の他の実施形態にかかる半導体記憶装置の記憶対象データの配列順を示す図である。図13に示すように、3次元データを表すキューブを構成する個々のブロックには、図9とは異なる配置で符号A~Dが付されている。例えば図13に付された符号A~Dにしたがって、各データを領域A~Dに配列することによっても、任意の次元方向に読み出し可能なデータ構造とすることができる。 FIG. 13 is a diagram showing the arrangement order of data to be stored in a semiconductor memory device according to another embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 13, the individual blocks constituting a cube representing three-dimensional data are labeled with symbols A to D in a different arrangement from that in FIG. For example, by arranging each data in areas A to D according to the symbols A to D shown in FIG. 13, a data structure that can be read in any dimension direction can be obtained.
このように、元のデータをワード線上に配列する手法には様々なバリエーションが存在しうる。 As described above, there may be various variations in the method of arranging original data on word lines.
上述の実施形態1~2において、2次元構造および3次元構造を有するデータについて、任意の次元方向に隣接するデータを読み出す手法について説明した。しかしながら、元のデータが4次元以上の多次元構造を有していてもよい。それぞれの次元方向に隣接するデータを、各領域に均等に振り分けたうえで、上記の加算器131~134により、信号aiに基づく演算を行わせることで、任意の次元方向に隣接するデータの読み出しが可能となる。
In the first and second embodiments described above, a method of reading adjacent data in any dimension direction has been described for data having a two-dimensional structure and a three-dimensional structure. However, the original data may have a multidimensional structure of four or more dimensions. After equally distributing the data adjacent to each dimension to each area, the
上述の実施形態1~2において、任意の次元方向に隣接するデータのワード線上のアドレスを加算器131~134により生成することとした。しかしながら、ワード線上のアドレスを減算器等の他の演算を行う演算回路によって生成してもよい。
In the first and second embodiments described above, the
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
半導体記憶装置。
(2)
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
前記(1)に記載の半導体記憶装置。
(3)
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
前記(2)に記載の半導体記憶装置。
(4)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体記憶装置。
(5)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体記憶装置。
(6)
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
前記(2)に記載の半導体記憶装置。
(7)
前記データは2次元の構造を有する、
前記(6)に記載の半導体記憶装置。
(8)
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
前記(6)に記載の半導体記憶装置。
(9)
前記データは3次元の構造を有する、
前記(8)に記載の半導体記憶装置。
(10)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラであって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
コントローラ。
(11)
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
前記(10)に記載のコントローラ。
(12)
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
前記(11)に記載のコントローラ。
(13)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のコントローラ。
(14)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のコントローラ。
(15)
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
前記(11)に記載のコントローラ。
(16)
前記データは2次元の構造を有する、
前記(15)に記載のコントローラ。
(17)
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
前記(15)に記載のコントローラ。
(18)
前記データは3次元の構造を有する、
前記(17)に記載のコントローラ。
(19)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出す方法であって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成し、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成し、
読み出し対象の次元方向に関する値を含む信号を生成し、
生成された前記アドレスに前記値を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成する、
方法。
Note that the present technology can also have the following configuration.
(1)
a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on word lines;
a controller capable of reading a plurality of data adjacent in any dimension direction from the memory cell array with one address designation;
The controller includes:
an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point for a read operation;
an arithmetic circuit that performs a predetermined arithmetic operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent in a dimension direction to be read;
a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation;
Semiconductor storage device.
(2)
The plurality of data adjacent to each other in a given dimension are arranged on the word line at a predetermined period,
The semiconductor memory device according to (1) above.
(3)
The signal generation circuit includes:
generating a signal including a period of the plurality of data on the word line;
The arithmetic circuit is
performing an operation on the generated address using the period to generate the address of the data adjacent in the dimension direction of the read target;
The semiconductor memory device according to (2) above.
(4)
the arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address;
The semiconductor memory device according to any one of (1) to (3) above.
(5)
the arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address;
The semiconductor memory device according to any one of (1) to (3) above.
(6)
The data has an n-bit word structure,
The period on the word line of the plurality of data adjacent in the first dimension direction is 0,
a period on the word line of a plurality of data adjacent in a second dimension direction orthogonal to the first dimension direction is n;
The semiconductor memory device according to (2) above.
(7)
the data has a two-dimensional structure;
The semiconductor memory device according to (6) above.
(8)
A period on the word line of a plurality of data adjacent in a third dimension direction perpendicular to the first dimension direction and the second dimension direction is 1;
The semiconductor memory device according to (6) above.
(9)
the data has a three-dimensional structure;
The semiconductor memory device according to (8) above.
(10)
A controller capable of reading a plurality of data adjacent in an arbitrary dimension direction from a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line with a single address designation,
an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point for a read operation;
an arithmetic circuit that performs a predetermined arithmetic operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent in a dimension direction to be read;
a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation;
controller.
(11)
The plurality of data adjacent to each other in a given dimension are arranged on the word line at a predetermined period,
The controller according to (10) above.
(12)
The signal generation circuit includes:
generating a signal including a period of the plurality of data on the word line;
The arithmetic circuit is
performing an operation on the generated address using the period to generate the address of the data adjacent in the dimension direction of the read target;
The controller according to (11) above.
(13)
the arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address;
The controller according to any one of (10) to (12) above.
(14)
the arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address;
The controller according to any one of (10) to (12) above.
(15)
The data has an n-bit word structure,
The period on the word line of the plurality of data adjacent in the first dimension direction is 0,
a period on the word line of a plurality of data adjacent in a second dimension direction orthogonal to the first dimension direction is n;
The controller according to (11) above.
(16)
the data has a two-dimensional structure;
The controller according to (15) above.
(17)
A period on the word line of a plurality of data adjacent in a third dimension direction perpendicular to the first dimension direction and the second dimension direction is 1;
The controller according to (15) above.
(18)
the data has a three-dimensional structure;
The controller according to (17) above.
(19)
A method for reading a plurality of data adjacent in an arbitrary dimension direction from a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line by one addressing designation, the method comprising:
generating an address on the word line as a starting point for a read operation;
Performing a predetermined operation on the generated address to generate an address of data adjacent in the dimension direction of the read target,
generate a signal containing a value regarding the dimensional direction of the read target;
performing an operation on the generated address using the value to generate an address of data adjacent in the dimension direction of the read target;
Method.
1 半導体記憶装置
100 バンク
101 メモリセルアレイ
110 メモリコントローラ
111 制御部
111a アドレス生成回路
111b 信号生成回路
121 カラムデコーダ
122 ロウデコーダ
123 センスアンプ/ライトアンプ
131~134 加算器
BL ビット線
MC 半導体記憶素子
WL ワード線
1
Claims (19)
前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
半導体記憶装置。 a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on word lines;
a controller capable of reading a plurality of data adjacent in any dimension direction from the memory cell array with one address designation;
The controller includes:
an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point for a read operation;
an arithmetic circuit that performs a predetermined arithmetic operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent in a dimensional direction to be read;
a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation;
Semiconductor storage device.
請求項1に記載の半導体記憶装置。 The plurality of data adjacent to each other in a given dimension are arranged on the word line at a predetermined period,
The semiconductor memory device according to claim 1.
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
請求項2に記載の半導体記憶装置。 The signal generation circuit includes:
generating a signal including a period of the plurality of data on the word line;
The arithmetic circuit is
performing an operation on the generated address using the period to generate the address of the data adjacent in the dimension direction of the read target;
The semiconductor memory device according to claim 2.
請求項1に記載の半導体記憶装置。 the arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address;
The semiconductor memory device according to claim 1.
請求項1に記載の半導体記憶装置。 the arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address;
The semiconductor memory device according to claim 1.
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
請求項2に記載の半導体記憶装置。 The data has an n-bit word structure,
The period on the word line of the plurality of data adjacent in the first dimension direction is 0,
a period on the word line of a plurality of data adjacent in a second dimension direction orthogonal to the first dimension direction is n;
The semiconductor memory device according to claim 2.
請求項6に記載の半導体記憶装置。 the data has a two-dimensional structure;
The semiconductor memory device according to claim 6.
請求項6に記載の半導体記憶装置。 A period on the word line of a plurality of data adjacent in a third dimension direction perpendicular to the first dimension direction and the second dimension direction is 1;
The semiconductor memory device according to claim 6.
請求項8に記載の半導体記憶装置。 the data has a three-dimensional structure;
The semiconductor memory device according to claim 8.
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
コントローラ。 A controller capable of reading a plurality of data adjacent in an arbitrary dimension direction from a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line with a single address designation,
an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point for a read operation;
an arithmetic circuit that performs a predetermined arithmetic operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent in a dimension direction to be read;
a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation;
controller.
請求項10に記載のコントローラ。 The plurality of data adjacent to each other in a given dimension are arranged on the word line at a predetermined period,
The controller according to claim 10.
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
請求項11に記載のコントローラ。 The signal generation circuit includes:
generating a signal including a period of the plurality of data on the word line;
The arithmetic circuit is
performing an operation on the generated address using the period to generate the address of the data adjacent in the dimension direction of the read target;
The controller according to claim 11.
請求項10に記載のコントローラ。 the arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address;
The controller according to claim 10.
請求項10に記載のコントローラ。 the arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address;
The controller according to claim 10.
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
請求項11に記載のコントローラ。 The data has an n-bit word structure,
The period on the word line of the plurality of data adjacent in the first dimension direction is 0,
a period on the word line of a plurality of data adjacent in a second dimension direction orthogonal to the first dimension direction is n;
The controller according to claim 11.
請求項15に記載のコントローラ。 the data has a two-dimensional structure;
The controller according to claim 15.
請求項15に記載のコントローラ。 A period on the word line of a plurality of data adjacent in a third dimension direction perpendicular to the first dimension direction and the second dimension direction is 1;
The controller according to claim 15.
請求項17に記載のコントローラ。 the data has a three-dimensional structure;
The controller according to claim 17.
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成し、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成し、
読み出し対象の次元方向に関する値を含む信号を生成し、
生成された前記アドレスに前記値を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成する、
方法。 A method for reading a plurality of data adjacent in an arbitrary dimension direction from a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line by one addressing designation, the method comprising:
generating an address on the word line as a starting point for a read operation;
Performing a predetermined operation on the generated address to generate an address of data adjacent in the dimension direction of the read target,
generate a signal containing a value regarding the dimensional direction of the read target;
performing an operation on the generated address using the value to generate an address of data adjacent in the dimension direction of the read target;
Method.
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